《GFRP/鋼絞線複合筋混凝土梁受力性能與設計方法》是依託哈爾濱工業大學，由郝慶多擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：GFRP/鋼絞線複合筋混凝土梁受力性能與設計方法
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：郝慶多
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對土木工程中日益嚴重的鋼筋鏽蝕問題,以及FRP筋混凝土結構剛度低、撓度大和強度利用率低等缺點，本項目旨在發展新型高耐久性GFRP/鋼絞線複合筋混凝土結構。首先，對GFRP/鋼絞線複合筋的粘結性能進行試驗研究，給出最佳肋參數的建議值，提出粘結強度、錨固長度和混凝土保護層厚度的計算方法，並構建粘結-滑移本構關係模型；其次，對配筋率不同的GFRP/鋼絞線複合筋混凝土梁的力學性能進行試驗研究，並提出最小配筋率、最大配筋率和安全配筋率的計算方法；再次，提出滿足安全配筋率要求的GFRP/鋼絞線複合筋混凝土梁承載力極限狀態的計算方法和正常使用極限狀態的驗算方法；最後，根據數值模擬、試驗研究和理論分析的結果，提出新型設計指標，給出GFRP/鋼絞線複合筋混凝土梁的設計方法。通過以上系統研究，可形成一套完善實用的GFRP/鋼絞線複合筋混凝土梁數值模擬、試驗研究、性能分析與設計方法，為其推廣及套用提供科學依據
結題摘要
土木工程基礎設施，如橋樑、海洋結構、海港碼頭、大壩、隧道等使用期都長達幾十年，甚至上百年。在其服役過程中，在潮濕、溫度變化、氯離子等惡劣環境下，鋼筋容易產生鏽蝕，結構不可避免地產生損傷累積和抗力衰減，使其抵抗自然災害的能力下降，甚至引發災難性的突發事故。如何提高鋼筋混凝土結構的耐久性，是土木工程急需解決的問題。 本項目研究內容採用的GFRP/鋼絞線複合筋的抗拉強度和耐腐蝕能力優於鋼筋，可以解決鋼筋混凝土結構中鋼筋的鏽蝕問題；同時，其彈性模量和屈服性能優於純GFRP筋，可以較好地彌補GFRP筋混凝土結構撓度大、裂縫寬的缺陷。可以預見，GFRP/鋼絞線複合筋混凝土結構的力學性能、耐久性能好，可以首先被套用於橋樑結構構件，提高其耐久性與安全性。 本文在自行研製GFRP筋和GFRP/鋼絞線複合筋的基礎上，對GFRP筋與混凝土的粘結性能、GFRP/鋼絞線複合筋與混凝土的粘結性能、GFRP/鋼絞線複合筋混凝土梁的力學性能和設計方法進行了系統的研究，主要研究內容如下： 首先，利用拉拔試驗，基於直徑、錨固長度、混凝土強度、保護層厚度和混凝土澆築深度對粘結強度的影響，研究了GFRP/鋼絞線複合筋的錨固長度、粘結強度和混凝土保護層厚度的計算方法，並構建了粘結-滑移本構關係模型，為相關規範的制訂提供參考。 其次，利用試驗，研究配筋率對GFRP/鋼絞線複合筋混凝土梁開裂形態、裂縫寬度、裂縫間距、受力性能、荷載-撓度關係的影響；並在此基礎上，建議GFRP/鋼絞線複合筋混凝土梁的最小配筋率、最大配筋率和對應理想破壞形式的安全配筋率的計算方法。 第三，基於安全配筋率，利用試驗進一步深入研究GFRP/鋼絞線複合筋混凝土梁的受力性能，並和GFRP筋混凝土梁和鋼筋混凝土梁進行比較；結合試驗結果建議了GFRP/鋼絞線複合筋混凝土梁正截面抗裂度、正截面極限承載力、最大裂縫寬度和撓度的計算方法。 第四，結合試驗結果，提出了GFRP/鋼絞線複合筋名義屈服強度的概念，建議了GFRP/鋼絞線複合筋混凝土梁正截面承載力設計的簡化方法；同時，結合與鋼筋混凝土梁受力性能的比較結果，建議了GFRP/鋼絞線複合筋混凝土梁最大允許裂縫寬度，為相關規範的制訂提供參考。
